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Frac
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Tre
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Physical
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41 s
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0,9 mm
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350 N
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Generic
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metal
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Molecule
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carbon10
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Polymer
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Neoprene
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Disease
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Gout
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2513722A1
Family ID 2002846
Probable Assignee Dresser Ind
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title ENSEMBLE DE JOINT D'ETANCHEITE PERFECTIONNE POUR GARNITURE DE
PUITS
Abstract
_________________________________________________________________
CET ENSEMBLE DE JOINT D'ETANCHEITE POUR UNE GARNITURE DE PUITS
COMPORTE UN MANCHON 21 EN MATIERE ELASTOMERE MONTE SUR UN MANDRIN 15
ENTRE DEUX TETES D'EXPANSION 13. UNE BAGUE D'ETANCHEITE METALLIQUE
EXPANSIBLE 25, UNE BAGUE DE RETENUE INEXPANSIBLE 29 ET UN RECEPTACLE
ANNULAIRE MALLEABLE 27 EN FORME DE GOUTTIERE QUI RECOIT UNE
PROTUBERANCE ANNULAIRE 41 DU MANCHON 21 SONT DISPOSES ENTRE CHAQUE
TETE D'EXPANSION ET L'EXTREMITE CORRESPONDANTE 26 DU MANCHON. LORS DE
LA MISE EN PLACE DE LA GARNITURE, LES TETES D'EXPANSION SE
RAPPROCHENT, COMPRIMANT LE MANCHON, CE QUI PROVOQUE L'EXPANSION DE LA
BAGUE D'ETANCHEITE 25 EN APPUI CONTRE LA PAROI DU PUITS ET LA
DEFORMATION DU RECEPTACLE EN APPUI CONTRE LA BAGUE DE RETENUE ET
CONTRE LE MANDRIN POUR EMPECHER TOUT FLUAGE DE LA MATIERE ELASTOMERE
DU MANCHON.
Description
_________________________________________________________________
La presente invention se rapporte, d'une ma- niere generale, a une
garniture d'etancheite du type - qui peut etre utilise dans un puits
de petrole ou de gaz pour isoler une formation contenant du petrole ou
du gaz et elle a trait, plus particulierement, a l'en- semble
d'elements d'etancheite utilise dans la garni- ture pour assurer
l'etancheite entre le train de tiges monte dans le puits et le tubage
du puits.
Les brevets des EUA N O 2 921 632, N O 506 659 et N O 3 182 614, de
meme que la demande de brevet des EUX N O 204 750 deposee le 7
novembre 1980, decrivent diverses formes de garniture du type qui peut
etre uti- lise avec d'autres outils de puits pour entretenir ou
preparer un puits a des fins de production Dans un tel puits, une
garniture d'etancheite peut etre utilisee pour creer une etancheite
vis a vis du courant de fluide sous pression contenu dans l'espace
annulaire entre le train de tiges contenu dans le puits et le tubage
du puits Divers agencements mecaniques sont uti- lises dans de telles
garnitures pour ancrer la garni- ture a une position prealablement
choisie verticalement dans le puits et pour realiser l'etancheite
desiree.
Par exemple, dans la garniture decrite dans le brevet des EUX precite
no 5 036 659, des jeux de coins de re- tenue verticalement espaces
montes sur des tetes d'ex- pansion superieure et inferieure sont
coinces radiale- ment dans le tubage du puits au moyen d'une manipula-
tion verticale d'un mandrin tubulaire portant a la fois les tetes
d'expansion et les coins Lorsque les tetes d'expansion sont
rapprochees l'une de l'autre, un en- semble de joint d'etancheite qui
comporte un element d'etancheite en matiere elastomere est comprime
entre les tetes d'expansion de facon a se dilater radialement et a
s'appliquer de maniere etanche contre la paroiiin- terieure du tubage
Aux extremites opposees de l'ele-
-2- ment d'etancheite, des bagues d'etancheite meta lliques
expansibles viennent erE appui contre la paroi interieu- re du tubage
de facon a empecher la matiere elastomere contenue dans l'element de
S'extruder entre les tetes- d'expansion et le tubage et de reduire de
ce fait l'ef- ficacite du joint Entre les tetes d'expansion et le
mandrin de la garniture, des tolerances de jeu serrees doivent etre
maintenues pour eviter la perte de matiere elastomere. La presente
invention a pour but de realiser un ensemble de j'oint d'etancheite
pour garniture qui assure une etancheite particulierement efficace a
l'en- contre de l'extrusion de l'element d'etancheite en ma- tiere
elastomere de la garniture, entre le mandrin de la garniture et la
tete d'expansion, de maniere a re- duire le caractere critique de la
tolerance entre eux.
Plus particulierement, l'invention consiste,, notamment, dans la
realisation d'un assemblage original d'elements en association avec
l'element d'etancheite en matiere elastomere pour empecher l'extrusion
de la matiere elas- tomere a partir de ses extremites, soit entre le
tubage et la tete d'expansion soit entre le mandrin et la tete
d'expansion, en assurant 'une etancheite metal contre metal a
l'encontre d'une telle extrusion Plus specifi- quement, l'invention
consiste, notamment,-dans la cons- truction-de l'ensemble de maniere
qu'il comporte 'une bague d'etancheite metallique qui est extensible
radia- lement vers l'exterieur sous l'action des forces de mise en
place de la garniture, une bague de retenue qui vient en butee contre
la bague d'etancheite pour provo- quer l'expansion radiale vers
l'exterieur de cette der- niere lorsqu'une telle force de mise en
place est appli- quee et un receptacle d'etancheite qui est fabrique
en une matiere malleable et est dispose entre la bague de retenue et
le mandrin Avantageusement, lorsque la force -3- e mise en place est
applquee, le recepta Cle detan- cheite se dilate radialement vers
l'interieur pour s'appliquer de maniere etanche contre le mandrin En
outre, le receptacle se dilate radialement vers l'exte- rieur pour
s'appliquer de maniere etanche contre la bague de retenue.
Les caracteristiques et avantages ci-dessus de l'invention
apparaitront plus completement a la lec- ture de la description qui va
suivre du mode de realisa- tion actuellement prefere de la presente
invention, consideree en combinaison avec le dessin annexe dans
lequel: la Fig 1 est une vue combinee, en elevation laterale et en
coupe verticale, d'une garniture d'etan- cheite qui comporte un
ensemble de joint d'etancheite comportant les nouvelles
caracteristiques de la pre- sente invention; la Fig 2 est une vue
partielle, en coupe, a plus grande echelle, d'une partie de l'ensemble
de joint d'etancheite du mode de realisation represente a titre
d'exemple, l'ensemble de joint etant represente dans la position qu'il
occupe avant la mise en place de la garniture; la Fig 3 est une vue
semblable a celle de la Fig 2 mais qui represente les elements de
l'ensem- ble dans des positions deplacees comme si la garniture avait
ete mise en place; et la Fig 4 est une vue de l'ensemble, prise
approximativement suivant la ligne 4-4 de la Fig 3.
Dans le mode de realisation represente sur le dessin aux fins de
l'illustration, la presente invention est appliquee dans un ensemble
10 de joint d'etancheite pour une garniture d'etancheite 11 de puits
de petrole ou analogue Dans la garniture d'etancheite 11, l'en- semble
de joint d'etancheite est monte entre des tetes -4- d'expansion surnr
tl ere et inferieuire 13 et 14 lesouel- les sont, a leur tour,
assemblees a un mandrin tubu- laire 11 par des moyens fracturables Des
jeux de coins de retenue superieur et inferieur 16 et 17 sont mainte-
nus en place sur des surfaces tronconiques 19 des tetes d'expansion
par des bandes fracturables 20 Comme de- crit de maniere plus
detaillee dans la demande de bre- vet des EUA precitee, lors de la
mise en place de la garniture en appui contre la paroi interieure du
tubage (non represente) du puits, le jeu superieur de coins 16 est
tout d'abord ancre en place puis le mandrin 15 est tire vers le haut,
brisant les moyens de fixation frac- turables qui assemblent les tetes
d'expansion 13 et 14 au mandrin de sorte que les tetes coulissent
l'une vers l'autre par rapport au mandrin Ceci comprime un ele- ment
d'etancheite ou manchon 21 en matiere elastomere qui est dispose entre
les deux tetes et provoque l'ex- pansion ou dilatation radiale vers
l'exterieur du man- chon et son application etanche contre le tubage
Dans
2 Q le present exemple, le manchon est fabrique en un neoprene ayant
une durete de 80 au durometre bien que des matieres elastomeres ayant
une durete de 75 a 90 au durometre puissent s'averer etre egalement
satisfaisan- tes, selon les besoins de l'application Comme repre-
sente sur les Fig 1 et 2, les tetes d'expansion supe- rieure et
inferieure 13 et 14 comportent des surfaces d'extremite en vis a vis
23 et 24 qui sont inclinees en eloignement l'une de l'autre a mesure
qu'on s'eloigne radialement vers l'exterieur du mandrin 15 Des bagues
d'etancheite metalliques expansibles 25 a peu pres sem- blables a
celles decrites dans le brevet des EUA precite n 3 036 639 sont
positionnees en appui contre et entre les surfaces d'extremite 23 et
24 des tetes d'expansion et les parties d'extremite adjacentes du
manchon 21.
Ainsi, lorsque le manchon et les bagues se dilatent ra-
-5- dialement, les bagues 25 viennent tout d'abord en appui contre la
paroi du tubage pour assurer l'etancheite a l'encontre de l'extrusion
de la matiere elastomere dans laquelle est forme le manchon entre les
tetes d'expan- sion 13 et 14 et le tubage.
Conformement a l'objectif principal de la pre- sente invention, des
receptacles annulaires 27 nouveaux et originaux sont disposes dans
l'ensemble de joint d'e- tancheite pour empecher le manchon 21 de
s'extruder en- tre les tetes d'expansion 13 et 14 et le mandrin 15
sans qu'il soit necessaire de maintenir des tolerances de jeu serrees
entre les tetes et le mandrin a cette fin, les receptacles 27 sont
fabriques en un metal malleable et ils recoivent des parties du
manchon de sorte que, lorsque le manchon est comprime pendant la mise
en place des coins 16 et 17 de la garniture, une partie de la matiere
elastomere du manchon flue dans les receptacles, les deformant
radialement vers l'interieur vers une dis- position en appui contre le
mandrin pour assurer l'etan- cheite a l'encontre de l'extrusion de la
matiere elas- tomere entre le mandrin et les tetes d'expansion, aux
deux extremites du manchon 21 Grace a cet agencement, on evite les
tolerances de jeu serrees qui sont sinon requises pour empecher une
telle extrusion entre les tetes d'expansion et le mandrin.
Dans le present cas, on utilise deux recep- tacles 27 dans l'ensemble
d'etancheite 10 (voir la Fig 1), un adjacent a chacune des tetes
d'expansion superieure et inferieure 13 et 14 Les extremites su-
perieure et inferieure de l'ensemble de joint d'etanche- ite ont un
fonctionnement et une configuration approxi- mativement identiques et,
de ce fait, on n'en decrira qu'une en detail ici, etant entendu que
cette descrip- tion s'applique tout aussi bien a l'une qu'a l'autre
des extremites de l'ensemble de joint d'etancheite.
-6-
De preference, mais non necessairement, l'en- semble 10 de joint
d'etancheite comporte une bague de retenue annulaire 29 non expansible
(voir la Fig 2) disposee entre la bague d'etancheite 25 et l'extremite
superieure 26 du manchon 21 en matiere elastomere Lors de la mise en
place de la garniture d'etancheite, la bague de retenue coulisse vers
le haut sur le mandrin par rapport a la tete d'expansion superieure 13
et la bague d'etancheite 25 est deplacee radialement vers l'exterieur
par une action de came en coulissant sur la face d'extremite 23 de la
tete d'expansion Dans le pre- sent mode de realisation, l'extremite
superieure de la bague de retenue comporte des surfaces chanfreinees
interieure et exterieure 30 et 31 (voir les Fig 2 et
3) inclinees approximativement au meme angle respecti- vement que la
face d'extremite 23 de la tete d'expan- sion et que la surface
inferieure 33 de la bague d'e- tancheite Grace a cette configuration
structurale, lorsque la garniture est mise en place, les faces de
jonction 23, 30 et 33 de la tete d'expansion, de la bague d'etancheite
et de la bague de retenue sont diri- gees dans des positions qui
reduisent au minimum l'im- portance de l'espace non rempli entre la
tete d'expan- sion et la bague de retenue.
Le receptacle 27 est dispose radialement a l'interieur de la bague de
retenue 29, le receptacle
27 comprenant, dans le present cas, des parois annu- laires interieure
et exterieure 34 et 35 reliees entre elles par une paroi d'extremite
superieure 36 formee en une seule piece avec elles de facon a former
un auge ou gouttiere 37 dont l'ouverture est orientee vers le bas Dans
le present mode de realisation, la paroi d'extremite 36 comporte une
partie 39 (Fig 2) qui est inclinee vers le haut a mesure que l'on pro-
gresse radialement vers l'exterieur a partir de la naroi interieure 34
a un anale qui est le meme que celxi de la face d'extremite inclinee
23 de la tete d'expan- sion adjacente 13 Avant la mise en place de la
garni- ture d'etancheite 11, le receptacle est espace vers le bas de
la tete d'expansion 13 de facon a laisser un vide annulaire 40 entre
la tete d'expansion, la bague d'etancheite 25 et le receptacle 27.
Comme represente sur la Fig 2, le manchon 21 comporte une protuberance
annulaire 41 s'etendant vers le haut qui s'adapte a l'interieur de la
gout- tiere 37 Par consequent, lors de la mise en place de la
garniture 11, le receptacle se deforme, tandis qu'une certaine
quantite de la matiere elastomere du manchon 31 flue dans la gouttiere
37 et provoque le deplacement des parois interieure et exterieure 34
et du receptacle radialement, remplissant pratiquement le vide 40 et
provoquant, en particulier, l'application etanche de la paroi
interieure 34 contre le mandrin et empechant, de ce fait, le manchon
de s'extruder entre le mandrin 15 et la tete d'expansion En se
deplacant radialement vers l'interieur, la matiere formant la paroi
interieure 34 se tord ou flambe legerement lais- sant une petite
ondulation 43 (voir la Fig 4) a un certain point le long de la
peripherie du mandrin Les dimensions de cette ondulation sont,
cependant, moin- dres que celles'qui permettraient l'extrusion d'une -
partie de la matiere du manchon en matiere elastomere le long du
mandrin De preference, le receptacle est fabrique en une matiere
metallique malleable, telle que de l'acier au carbon10-18 ayant une
epaisseur d'environ 0,9 mm On a trouve qu'un receptacle cons- truit en
cette matiere se deformait de la-maniere de- crite lorsqu'une force de
mise en place d'environ
133 350 N etait appliquee.
Compte-tenu de ce qui precede, on peut cons- tater que la presente
invention a apporte a la tech- nique un nouvel ensemble de joint
d'etancheite perfec- tionne particulierement approprie pour etre
utilise dans des garnitures de puits de petrole ou analogues, telles
que la garniture 11, qui permet avantageusement la construction de
telles garnitures sans qu'il soit necessaire de maintenir des
tolerances de jeu extreme- ment serrees entre le mandrin de mise en
place 15 et les tetes d'expansion 13 et 14 On obtient avantageuse-
ment ce resultat en utilisant les nouveaux receptacles malleables
originaux 27 qui se dilatent lorsque la gar- niture est mise en place
pour s'appliquer de maniere etanche contre le mandrin et empechent, de
ce fait, l'extrusion du manchon 21 entre le mandrin et les tetes
d'expansion.
Claims
_________________________________________________________________
REVENDICATIONS -
1 Un ensemble de joint d'etancheite pour une garniture d'etancheite
(11) qui comporte des tetes d'expansion (13, 14) longitudinalement
espacees portees par un mandrin (15) et mobiles l'une vers l'autre
lors de la mise en place de la garniture pour exercer une force de
compression contre les parties d'extremite op- posees (26) d'un
element d'etancheite (21) dispose entre elles afin de provoquer
l'application de l'element en appui etanche contre la paroi interieure
d'un tubage de puits, cet ensemble etant caracterise en ce qu'il
comporte des receptacles annulaires (27) entourant le mandrin (15), un
de ces receptacles etant dispose entre chacune des tetes d'expansion
(13, 14) et celle des parties d'extremite opposees (26) de l'element
d'etan- cheite qui lui correspond, chaque receptacle ayant des parois
annulaires interieure et exterieure ma JJeables (34, 35) et une paroi
d'extremite (36) s'etendant entre elles et formee en une seule piece
avec elles de facon a former une gouttiere annulaire (37) dont
l'ouverture est orientee vers l'element d'etancheite, la paroi in-
terieure etant normalement espacee radialement vers - l'exterieur par
rapport au mandrin, chacune des parties d'extremite opposees de
l'element d'etancheite faisant saillie dans la gouttiere
correspondante pour deformer sa paroi interieure radialement vers
l'interieur en; appui etanche contre le mandrin afin d'empecher l'ex-
trusion de la matiere elastomere entre le mandrin et les tetes
d'expansion lors de la mise en place de la -30 garniture.
2 Ensemble de joint d'etancheite selon la revendication 1, caracterise
en ce qu'il comporte, en outre, des bagues d'etancheite annulaires
expansibles (25) disposees radialement a l'exterieur des recep- tacles
(27) au voisinage des extremites opposees de - -10- ceux-ci de maniere
a se deplacer radialement vers l'ex- terieur vers une position en
appui contre la paroi in- terieure du tubage afin d'empecher ledit
element d'e- tancheite de s'extruder entre les tetes d'expansion et le
tubage lors de la mise en place de la garniture.
3 Ensemble de joint d'etancheite selon la revendication 2, caracterise
en ce qu'il comporte, en outre, des bagues de retenue (29) non
expansibles, chacune entourant le mandrin (15) au voisinage de l'une
des bagues d'etancheite (25) correspondante et ayant un bord en butee
contre la bague d'etancheite adjacente et un bord oppose en butee
contre l'element d'etanchei- te (21), la paroi exterieure du
receptacle (27) corres- pondant etant deformable par l'element
d'etancheite en direction de la position en appui contre la bague de
retenue lors de la mise en place-de la garniture afin d'assurer
l'etancheite a l'encontre de l'extrusion de l'element entre la paroi
exterieure et la bague de re- tenue.
4 Ensemble de joint d'etancheite selon la revendication 3, caracterise
en ce que les tetes d'ex- pansion (13, 14) comportent des surfaces
d'extremite (23, 24) en vis a vis inclinees en eloignement l'une de
l'autre a un angle predetermine a mesure qu'on s'e- loigne radialement
vers l'exterieur a partir du man- drin, la paroi d'extremite (36) des
receptacles ayant une partie inclinee approximativement au meme angle
de maniere a venir en butee contre ladite surface d'ex- tremite
correspondante.
5 Ensemble de joint d'etancheite selon l'une des revendications 1 a 4,
caracterise en ce qu'il comporte un vide annulaire (40) situe entre
chaque tete d'expansion (13, 14) et le receptacle correspondant (27)
avant la mise en place de la garniture, les re- ceptacles se dilatant
pour remplir le vide lors de la mise en place de la garniture.
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